Bonsai biomoleculare: Controlul tăierii și întăririi ramurilor de neuroni

Bonsai biomoleculare: Controlul tăierii și întăririi ramurilor de neuroni

În acest moment, miliarde de neuroni din creierul vostru folosesc trilioanele lor de conexiuni pentru a vă permite să citiți și să înțelegeți această propoziție.

Acum, studiind neuronii implicați în simțul mirosului, cercetătorii de la Facultatea de Științe Medicale a Universității Kyushu raportează un nou mecanism din spatele bonsaiului biomolecular care întărește selectiv aceste conexiuni.

Modul în care circuitele neuronale se remodelează în timp, în special în timpul dezvoltării timpurii, este o întrebare deschisă în neurobiologie. La începutul dezvoltării neuronale, neuronii formează cantități excesive de conexiuni care sunt eliminate treptat pe măsură ce alții sunt întăriți.

Studiind un tip de neuron olfactiv cunoscut sub numele de celulă mitrală la șoareci, echipa de cercetare a constatat că proteina BMPR-2 este unul dintre regulatorii cheie ai stabilizării selective a ramificării neuronilor și că întărirea are loc numai atunci când ramura primește semnale de la alți neuroni. .

„Un motiv principal pentru care folosim neuronii olfactivi este faptul că sunt ușor de accesat și de studiat, iar celulele mitrale dezvoltă doar o singură ramură”, explică Shuhei Aihara, primul autor al studiului publicat în Rapoarte Cell.

„Atunci când un neuron olfactiv detectează o anumită moleculă pe care o mirosim, aceasta trimite semnalul către o anumită„ stație de cale ”din bulbul olfactiv al creierului numit glomerul. Acest semnal este apoi transmis către creier prin intermediul celulelor mitrale. O celulă mitrală primește semnale pentru un miros specific. ”

Într-un stadiu foarte timpuriu al dezvoltării, aceste celule mitrale trimit ramuri în mulți glomeruli. Pe măsură ce timpul progresează, aceste ramuri - cunoscute sub denumirea de dendrite - sunt tăiate pentru a lăsa doar o singură legătură puternică. Echipa de cercetare și-a propus să descopere ce fel de indicii moleculare au determinat favorizarea unei ramuri față de altele.

Bonsai biomoleculare: Controlul tăierii și întăririi ramurilor de neuroni

După analizarea factorilor candidați cunoscuți pentru a controla creșterea dendritică și remodelarea din semnale extrinseci, echipa sa concentrat pe proteina BMPR-2.

„Când am întrerupt BMPR-2, celulele mitrale ar eșua în stabilizarea selectivă și ar forma conexiuni multiple cu glomeruli multipli”, explică Aihara. In urmatorul nostru pas, am descoperit ca BMPR-2 este legat de o proteina numita LIMK, si numai cand BMPR-2 este activat de proteina de semnalizare celulara numita BMP elibereaza LIMK in celula.

Se știe că LIMK activează procesul de asamblare a actinei, „scheletul” celulei. Odată activată, actina începe să construiască fibre lungi care stabilizează dendritele.

Cu toate acestea, acest lucru încă nu a explicat modul în care acest mecanism întărește dendritele specifice. Următorul pas al echipei a fost găsirea elementelor care activează LIMK. Investigația lor i-a determinat să identifice un neurotransmițător cunoscut, acidul glutamic, ca fiind unul dintre factorii care declanșează procesul.

Acid glutamic este necesar pentru semnale pentru a fi transmise între neuroni. Luate împreună, aceasta înseamnă că atât semnalele BMP, cât și semnalele neuronale sunt necesare pentru a forma actină, inducând astfel construirea unui dendrit stabil ”, afirmă Aihara.

„Este ca frâna și acceleratorul din mașina ta. Trebuie să eliberați frâna, în acest caz BMPR-2 eliberând LIMK și apoi apăsați pe accelerator - semnalul neurotransmițătorului - pentru ca mașina dvs. să avanseze. Necesitatea controlului simultan sau a intrărilor este baza stabilizării selective a ramurilor. ”

Takeshi Imai, care a condus echipa, concluzionează: „Sperăm că aceste noi perspective asupra dezvoltării neuronale pot duce la înțelegerea în continuare a mecanismelor fundamentale din spatele funcțiilor critice ale creierului și a posibilelor tratamente în patologii subliniate de disfuncția sinaptică.

Următorul nostru pas este de a găsi factorii care promovează tăierea dendritei și dorim, de asemenea, să vedem dacă acest mecanism din bulbul olfactiv este fundamental pe tot parcursul neocortexului.

Dorim să vă informăm despre un alt proiect foarte interesant care ajută la câștigarea banilor în lumea modernă: Semnale de tranzacționare despre pompa de criptomonede viitoare pe Binance schimb de pe canalul Telegram secret al investitorilor. Urmăriți pe YouTube despre semnalele criptopompei și comercianții club VIP.